【発明の詳細な説明】
高防汚性を備えたカーペットヤーン発明の分野
本発明は、カーペットヤーンに関し、特に熱可塑性ポリマーの複数のフィラメ
ントを含むカーペットヤーンに関する。他の態様において、本発明は、カーペッ
トヤーンの製造方法に関する。さらなる態様において、本発明は、高防汚性を備
えたカーペット製造用のカーペットヤーンの使用に関する。発明の背景
ポリ(アルファ−オレフィン)のような押出された熱可塑性ポリマーからのテ
キスタイル材料の形成においては、フィラメント、ヤーンまたはその他具現化さ
れたテキスタイルにスピン油を塗布するのが一般的な方法である。スピン仕上げ
とも呼ばれるスピン油は、繊維−繊維間の摩擦、そしてヤーンが金属機械表面を
通過する際に発生する摩擦を減らすために人工繊維表面に堆積された必須の潤滑
組成物である。スピン油の主な機能は、ヤーンに表面潤滑性を与えることである
。スピン油はまた、疎水性繊維における静電荷も減じる。ファイバーの電気抵抗
を減少させることによって、電荷の消失をより速くすることができる。スピン油
は、ファイバーヤーンの破損を防ぐのに役立つ。スピン油には、数多くの化学成
分が含まれており、主要な成分は潤滑油、帯電防止剤および乳化剤である。さら
に、酸化防止剤、腐食防止剤、消泡剤および抗菌剤のような少量の添加剤も含有
させることもできる。必要とされるスピン油の量は、後にファイバーを有用な最
終製品に変換する製造者および製造工程によって異なる。通常、約0.9%〜5
%のスピン油が必要である。
大きな欠点は、押出されたファイバー上のスピン油残渣が最終製品の防汚性を減
じることである。
カーペットやアパレルのようなテキスタイルの工業生産において、このような
基材は、粒子による汚染や乾燥汚物に対する抵抗力のような追加の所望の特性を
与えるための組成物で処理するのが普通である。特定のフルオロケミカル組成物
がこの目的のために商業的に用いられている。それらは、例えば、スプレー、発
泡、肉盛り鋳造(padding)および仕上げ浴浸漬のような方法により様々な基材
へ塗布することができる。
米国特許第4,264,484号は、非ビニル化フッ素がなく、約25℃より
高い少なくとも一つの主要転移温度を有する重合可能なエチレン化不飽和モノマ
ーと、約25℃より高い少なくとも一つの主要転移温度を有する水不溶性のフル
オロ脂肪族ラジカル−および脂肪族塩素含有エステルとから誘導された水不溶性
の付加重合体を含有する液体カーペット処理組成物を開示している。
米国特許第4,107,055号は、ガラス転移温度が室温より高いポリマー
、イオン性フッ素化界面活性剤および担体を含む布コーティング組成物を開示し
ている。ポリマーは乾燥固体含量が約0.25〜10%となるような速度で布に
塗布して、乾燥汚物抵抗性を与えるのが好ましい。
米国特許第4,043,964号は、(a)非ビニル化フッ素のない重合可能
なエチレン化不飽和モノマーから誘導された水不溶性の特定の付加重合体の少な
くとも一つの相と(b)少なくとも3個の炭素原子のフルオロ脂肪族ラジカルを
含有する水不溶性の特定のフッ素化成分の少なくとも一つの相とを含有する防汚
耐久性のあるカーペットを提供するコーティングを開示している。フッ素化成分
が形成されるモノマーは、ジカルボン酸、グリコール、ジアミン、
ヒドロキシアミン等を含有していてもよい。
上述の米国特許第4,264,484号、第4,107,055号および第4
,043,964号に開示された処理またはコーティング組成物の共通の特徴は
、カーペットや布に、製造後に別個の処理工程で塗布されることである。塗布装
置およびこのような処理工程に必要とされる時間が、最終製品のコストに加算さ
れる。
テキスタイル繊維およびヤーンはまた、スピン仕上げ浴中にフルオロケミカ
ルを組み込むことによっても処理することができる。例えば、米国特許第4,1
90,545号および第4,192,754号は、合成有機ポリマーヤーンまた
はヤーン製品を組み込み、同一の撥油および防汚性を与えるためのスピン仕上げ
およびヤーン仕上げ組成物を開示している。この組成物は、(a)ジオクチルス
ルホコハク酸塩、プロピレングリコールおよび水溶液と、(b)部分的にフッ素
化された特定のアルコール類および2−ヒドロキシエチル、グリセリルおよびク
ロロヒドリルまたはブロモヒドリルのようなヒドロキシル含有有機ラジカルでエ
ステル化されたポリカルボキシベンゼンからなるフルオロケミカル化合物とを含
む。
この代わりに、処理済のテキスタイルファイバーおよびヤーンは、合成ファイ
バー形成ポリマーとフルオロケミカル組成物の配合物の溶融押出しによっても得
ることができる。このような溶融押出しは、例えば、米国特許第3,839,3
12号に記載されている。この特許は、合成樹脂の押出しフィラメントの汚物お
よびしみの防水性(repellency)は、樹脂中に、有機ラジカルから懸垂した1〜
4個のフルオロアルキル基を有する少量、約1パーセントの両親媒性化合物を組
み込むことによって改善することができることを開示している。防水性は、ファ
イバーの表面で濃縮する傾向のあるフルオロアルキル基により提供される。
国際公開番号92/18569および国際公開番号95/01396は、ポリ
マー全体に分散されたフルオロケミカルを有するファイバーやヤーンのような永
続的な防汚性ポリマー組成物を開示している。これらのポリマーは、所望のポリ
マーでフルオロケミカルを溶融押出しして調製される。フルオロケミカルと共に
用いることのできるポリマーとしては、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエ
チレンおよびポリアミドが挙げられる。
米国特許第5,025,052号は、特定のフルオロ脂肪族基含有オキサゾリ
ジノン組成物を開示している。この特許はまた、例えば、ファイバーまたはフィ
ルム形成合成有機ポリマーと特定のフルオロケミカルオキサゾリジノンの配合物
または混合物の注入成形により作成されたファイバー、フィルムおよび成形物品
を開示している。生成されたファイバー、フィルムおよび成形物品は、低表面エ
ネルギー、撥水撥油性、防汚特性を有していると記載されている。
欧州特許公開番号0516271は、熱可塑性ポリマーおよびフルオロ脂肪族
基含有非イオン性化合物を含有する耐久性のある親水性熱可塑性ファイバーを開
示している。
現在用いられている多くのフルオロケミカル組成物は、防汚性をカーペットに
提供するという有用性を示しているものの、残念ながら、製造されるカーペット
の大半は、所望の特性を得るために処理することができない。その理由は、大量
の変化する量のスピン油がカーペットのフェイスパイルに残って、カーペットの
防汚性を弱めたり、フルオロケミカル処理を妨げ、所望の成果を半減させたり、
所望の成果が得られなくなる汚染因子として作用するためである。各カーペット
ラインにおいて、異なる量の残渣スピン油があるため、カーペット工場の運転中
に、どのカーペットラインが満足いく防汚性を得るのに問題を示すことになるか
を予測するのは難しい。この
問題を解決するには、カーペットを洗い流すことであるが、この方法は、経済的
な理由から業界に受け入れられていない。
本発明の目的は、フィラメントの適した潤滑性を提供するのに必要なスピン油
の量を減らす、または一実施例において、スピン油を水で置換することにより、
上述の欠点を克服することのできるカーペットヤーン、特に、熱可塑性ポリマー
の複数のフィラメントを含むカーペットヤーンを提供することである。本発明の
更なる目的は、改善された防汚性を有するカーペットヤーンの製造方法を提供す
ることである。また、本発明の目的は、高防汚性を有するヤーンをカーペットに
変換する方法を提供することである。発明の概要
簡潔に述べると、一態様において、本発明は、熱可塑性ポリマーの複数のフィ
ラメントを、フィラメント中に分散された親水性付与化合物と共に含むカーペッ
トヤーンを提供する。特に、フィラメント中に親水性付与化合物が存在している
と、少ない量のスピン油で、もしくは通常必要とされるスピン油がなくてもカー
ペットヤーンを製造できるということを見出した。特に、スピン油は、少なくと
も部分的に水で置換することができる。スピン油の量が抑えられる結果、このよ
うなヤーンを用いて製造されたカーペットは汚れにくい。さらに、本発明による
カーペットヤーンは、親水性付与化合物を含有していないカーペットヤーンより
嵩があるように見えることを見出した。これはおそらく、スピン油が減った結果
、フィラメント間の凝集が減少したことによるものである。本発明に係る親水性
付与化合物は、フルオロケミカルまたは非フルオロケミカル化合物またはこれら
化合物の混合物である。しかしながら、フルオロケミカル親水性付与化合物を用
いることが好ましい。
更なる態様において、本発明は、a)熱可塑性ポリマーと親水性付与化合物を
含む混合物を調製する工程と、b)混合物を押出してフィラメントを形成する工
程と、c)フィラメントをスピン仕上げ浴中で処理する工程と、d)フィラメン
トの束を延伸してヤーンを得る工程とを具備する、改善された防汚性を有する熱
可塑性ポリマーの複数のフィラメントを含むカーペットヤーンの製造方法を提供
する。
別の態様において、本発明は、カーペットを洗い流したり、防汚性組成物で処
理する必要のない、高防汚性を有するカーペット製造用のカーペットヤーンを用
いる方法を提供する。
上述の方法により作成されるフィラメント中に分散され、表面に存在する親水
性付与化合物を含有する本発明のカーペットヤーンは、残渣スピン油が原因の公
知技術において生じていた問題の唯一の解決策である。米国特許第3,839,
312号は、ポリプロピレンファイバーに、有機ラジカルから懸垂した1〜4個
のフルオロアルキル基を有するフルオロケミカル化合物を添加することを開示し
ている。これらのフルオロケミカル化合物は、ファイバーを親水性にするもので
はない。特許では言及されてはいないが、潤滑性を確保し、ファイバーの静電荷
を排除するために、スピン油の塗布は必要である。この結果、上述したスピン油
およびフルオロケミカル処理の妨害という不具合となる。同じ問題が、米国特許
第5,025,052号のフルオロケミカルオキサゾリジノン組成物で処理した
ポリプロピレンファイバーにも見受けられる。
これに対し、本発明のカーペットファイバーは、フィラメント中に分散された
親水性付与化合物の存在のために親水性であり、潤滑性特性から結論されるよう
に、その表面にも存在している。これにより、スピン油が大幅に減り、スピン仕
上げ液として水を用いるこ
とさえできる。
芳香性基を有するフルオロケミカル化合物を含むスピン仕上げにより処理され
た米国特許第4,190,545号および第4,192,754号のカーペット
ファイバーは撥油性となる。この特徴は、本発明のカーペットファイバーでは得
られない。欧州特許公開第0 516 271号に開示された、表面に親水性を
付与するフルオロ脂肪族基含有の非イオン性化合物の存在により耐久性のある親
水性のポリプロピレンファイバーは、延伸されたファイバーではなく、カーペッ
ト製造に用いるのに適していない。発明の詳細な説明
本発明に有用な熱可塑性ポリマーとしては、ファイバー形成ポリ(アルファ)
オレフィン、ポリエステルおよびポリアミドが挙げられる。好ましい熱可塑性ポ
リマーはポリ(アルファ)オレフィンである。本発明のポリ(アルファ)オレフ
ィンとしては、業界で通常認知されている脂肪族モノ−1−オレフィン(アルフ
ァオレフィン)の直鎖固体ホモ−、コ−およびターポリマーが挙げられる。通常
、このようなポリ(アルファ)オレフィンの作成に用いるモノマーは、分子当た
り2〜10個の炭素原子を含んでいる。ただし、高分子量モノマーはコモノマー
として用いることがある。本発明はまた、機械的またはイン・サイチュで調製し
たポリマーとコポリマーの配合物にも適用できる。用いられるモノマーとしては
、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、4−メチル−ペンテン−
1、ヘキセン−1およびオクテン−1が挙げられ、単独または混和物もしくは連
続重合系で用いる。
ポリエチレンとしては、ポリプロピレン、プロピレン/エチレンコポリマー、
ポリブチレンおよびこれらの配合物が現在のところ好
ましい。様々なポリマーを調製する方法はよく知られており、本発明は、ポリマ
ーを特定の触媒や方法で作成するものと限定しない。
本発明に用いるのに適した親水性付与化合物は、フルオロケミカルまたは非フ
ルオロケミカルである。または、このような化合物の混合物を用いることができ
る。非フルオロケミカル親水性付与化合物は、実質的にフッ素がなく(好ましく
は10重量%未満、より好ましくは5重量%未満のフッ素を含有している)、通
常、元来から親水性であるか、または少なくとも一つの親水性単量体を含有して
おり、親水性または濡れ性を熱可塑性ポリマーフィラメント表面に与えるもので
ある。低分子量化合物、オリゴマーおよびポリマーがこれに含まれる。適した非
フルオロケミカル親水性付与化合物は、熱可塑性ポリマー溶融物と相溶性がなく
、必要な押し出し温度で十分安定であるのが好ましい。
適した非フルオロケミカル親水性付与化合物は、アニオン性、カチオン性、非
イオン性または両性である。好ましい化合物は界面活性剤である。特に好ましい
非フルオロケミカル親水性付与化合物は、ポリ(オキシアルキレン)基を含有す
るようなものである。
本発明の技術に有用なフルオロケミカル親水性付与化合物としては、元来親水
性の化合物、オリゴマーおよびポリマーが含まれる。簡便化のため、それらは通
常、ここではフルオロケミカル化合物と呼ぶことにする。このような材料は少な
くとも約10重量%のフッ素、すなわち、炭素結合フッ素を含有する。それらは
1個以上のフルオロケミカルラジカル(Rf)と1個以上の水溶性極性基(Z)
とを含有している。このラジカルと基は、通常、適切な結合基(Q)で連結され
ている。
溶剤中のフルオロケミカルラジカルRfは、通常、フッ素化、好ましくは飽和
した、少なくとも4個の炭素原子の一価ラジカルとし
て記載されている。フルオロケミカルラジカルは、好ましくは、フルオロ脂肪族
、非芳香族ラジカルである。脂肪族鎖は、直鎖、分岐または、十分に大きければ
環状であってもよく、酸素、2または6価の硫黄、または炭素原子にのみ結合し
た3価の窒素原子を含んでいてもよい。完全フッ素化ラジカルが好ましいが、水
素または塩素原子が、各2個の炭素原子に対してそのいずれかの原子が1個以上
存在しているのであれば、置換基として存在していてもよい。
約5〜約12個の炭素原子を含有するフルオロ脂肪族ラジカルが最も好ましい
。
フルオロケミカル溶剤の水溶性極性基または単量体Zは、非イオン性、アニオ
ン性、カチオン性または両性単量体、または前記基または単量体の同一または異
なる組み合わせである。好ましくは、水溶性基は、ポリ(オキシアルキレン)基
と(OR’)x(式中、R’は、-CH2CH2-、-CH2CH2CH2-、-CH(C
H3)CH2)-および-CH(CH3)CH(CH3)-またはこれらの混合物のよ
うな炭素原子2〜4個のアルキレン基であり、xは約6〜約20の整数である)
とを含む。前記ポリ(オキシアルキレン)中のオキシアルキレン単位は、ポリ(
オキシプロピレン)と同一であっても、ヘテロ(heteric)直鎖または分岐鎖の
無作為に分配されたオキシエチレンおよびオキシプロピレン単位のポリ(オキシ
エチレン−コ−オキシプロピレン)のような混合物として、またはオキシエチレ
ン単位のブロックおよびオキシプロピレン単位のブロックの直鎖または分岐鎖と
して存在してもよい。ポリ(オキシアルキレン)鎖は、1個以上のカテナリー結
合により中断されたり、または1個以上のカテナリー結合を含んでいてもよい。
ただし、このような結合は、ポリ(オキシアルキレン)鎖の水溶性特性を実質的
に変更するものではなく、好ましくは、例えば-OCH3または-OCH2CH3の
よ
うなヒドロキシルまたは低級アルキルエーテル単量体が末端にあるのが条件であ
る。
代表的なアニオン性基としては、CO2H、CO2M、SO3H、SO3M、OS
O3H、OSO3M、OPO(OH)2およびOPO(OM)2(式中、Mは金属イ
オン(ナトリウムまたはカリウムのような)またはアンモニウムイオンもしくは
他のアミンカチオンである)が挙げられる。代表的なカチオン基としては、NR3 +
A-(式中、Rはメチル、エチル、ブチル、ヒドロキシエチルのような低級ア
ルキル基または水素であり、Aは塩化物、硫酸塩、燐酸塩、水酸化物またはヨウ
化物のようなアニオンである)が挙げられる。代表的な混合または両性基として
は、N+(CH3)2C2H4COO-、N+(CH3)2C3H6SO3 -またはアミン酸
化物が挙げられる。
結合基Qは、アルキレン、アリーレン、スルフォンアミドアルキレン、カルボ
ンアミドアルキレンのような多価、通常、2価の結合基およびシロキサンのよう
な他のヘテロ原子含有基、そしてこのような基の組み合わせである。ある場合に
は、2個以上のフルオロ脂肪族ラジカルを単一結合基に付けてもよいし、また他
の場合には、単一のフルオロ脂肪族ラジカルを単一結合基により、2個以上の極
性可溶性基に結合させてもよい。Qはまた共有結合であってもよい。
本発明に用いることのできる特に有用な種類のフルオロケミカル溶剤は下式の
ものである。
(Rf)nQaZ
式中、Rfは前記フルオロ脂肪族ラジカル、nは1または2、Qは前記結合基、
aはゼロまたは1、そしてZは前記水溶性基である。
本発明に有用な親水性付与フルオロケミカル化合物は、米国特許第2,915
,554号(Albrechtら)に記載されたような公知の方法を用いて調製すること
ができる。Albrecht特許は、例えばRf
C2H4OHといったフルオロ脂肪族アルコール類、例えばRfSO2N(R’)C
H2COOHといった酸類および例えばRfSO2N(R’)Hといったスルフォ
ンアミド類のような活性水素含有フルオロケミカル中間体からの、例えばエチレ
ン酸化物とこの中間体を反応させて、RfC2H4O(C2H4)nH、RfSO2N(
R’)CH2CO2(C2H4O)nHおよびRfSO2N(R’)(C2H4O)nH(
式中、nは約3より大きい数、R’は水素または低級アルキル(1〜6個の炭素
)である)をそれぞれ得ることによるフルオロ脂肪族基含有非イオン性化合物の
調製を開示している。同様の化合物は、これら中間体をプロピレン酸化物または
エチレン酸化物とプロピレン酸化物の混合物で処理することによっても調製でき
る。米国特許第3,787,351号(Olson)に開示されたフルオロ脂肪族オ
リゴマーおよび米国特許第2,723,999号(Cowenら)に記載された特定
のフッ素化アルコール−エチレン酸化物凝縮液も参照されたい。親水性付与フル
オロケミカル化合物は、熱可塑性ポリマーおよびフルオロケミカル化合物の総重
量に対して約0.05〜2重量%、好ましくは約0.5〜1.5重量%の量で加
える。
本発明によれば、カーペットヤーンは、熱可塑性ポリマーと1種類以上の親水
性付与化合物を含む混合物を提供することによって製造することができる。この
混合物を押し出して、フィラメントを形成し、スピン仕上げ浴で処理する。フィ
ラメントはこのような処理の前に冷やしておくのが好ましい。カーペットヤーン
を得るには、フィラメントの束を延伸する。延伸は、熱可塑性ポリマーを軟化さ
せるために十分高温にした一対のロールで行う。一対のロールを異なる速度で回
転させると、フィラメントが延伸される。一対のロールで延伸することができる
が、二対でフィラメントを延伸させるのが望ましい。通常、フィラメントは、押
出し長の3〜4倍に延伸さ
れる。延伸に続いて、カーペットヤーンを高温の圧縮空気または蒸気噴射で織り
、絡ませるのが望ましいことが多い。
本発明に有用なスピン仕上げとしては、熱可塑性ポリマーの押出しに用いられ
る従来のスピン油が挙げられる。驚くべきことに、スピン仕上げは、スピン油を
添加せずに水でもできる。スピン仕上げは、業界に知られた方法を用いて行うこ
とができる。キスロール付与がその一例である。キスロールの低部を仕上げ浴に
浸すと、ヤーンは上部へと接線移動する。スピン油のアドオンレベルは、ヤーン
とロールの位置関係、ロール速度およびスピン仕上げ浴中のスピン油の濃度のよ
うないくつかのパラメータを変更することにより変えることができる。スピン油
を用いるときは、フィラメント上のスピン油の残渣量が、フィラメントおよびス
ピン油の総重量に対して約0.01〜1.2重量%、好ましくは約0.01〜0
.6重量%となるようにパラメータを調整する。最も好ましくは、スピン油の残
渣量は0.4%未満である。
さらに、延伸操作中または延伸操作後のフィラメントは濡らすのが望ましい。
この方法により、フィラメントを延伸装置から出す際の潤滑性が改善される。延
伸中に水が蒸発する結果、延伸中に潤滑性が失われてしまう。同様に、織りの前
後にヤーンを濡らすと、織り中に潤滑性が失われるのを補う。試験手順
以下の試験を用いて、本発明のカーペットヤーンを評価した。ファイバー中のフッ素の測定
押出されたファイバー中のフッ素の量を測定するために次の方法を用いた。既
知量の試料をプラチナワイヤーからできた点火バス
ケットに入れる。酸素および既知の体積のバッファ溶液TISAB III(Orion製)の
存在下、シールされたポリカーボネートフラスコ中で試料を分解する。バッファ
溶液が吸収された後、フッ化物をmVモードの操作によりpHメータに接続され
たOrion 9409(フッ化物感応性)電極で測定した。フッ化物の量を標準弗化物溶
液からプロットしたグラフを用い、mV読取り値から計算した。全試料を2回分
析し、10%未満の偏差は同一の結果とする。適切に較正すると、電極測定は、
約2%の偏差で再生可能である。カーペットウォークオン試験
本発明のカーペットヤーンから作成したカーペットの防汚特性を、線繊化学染
色協会(AATCC)標準試験方法No.122-1987「カーペット汚染:業務向け汚染方法
(Service Soiling Method)」ガイドラインに従って、下記に記した通り多少の
偏差を加えて測定した。
標準レベルの汚染を用いずに、所定数の歩行量が得られるまでカーペット試験
片をウォークオン領域に置いた。歩行量はHengstler(ベルギー、ブリュッセル
)製のHengstler 890「エレクトロニック・アイ」を用いて電子的に測定された
。ウォークオン試験が終了した後、全試験試料を評価の前に真空清掃した。ミノ
ルタカメラ(株)(日本)製のミノルタクロマメーターIIリフレクタンスを用い
て参照白色板に比べた色偏差として、汚れの程度を測定した。(白色板に印刷さ
れたミノルタカメラ(株)により与えられた座標はY:88.7、x:310お
よびY:318であった。)ミノルタクロマメーターIIリフレクタンスは、色差
をデルタE(ΔE)として記録する。ΔE値が低いと汚れの程度が低い。ΔE値
が3以上であると、汚れに目視の違いがある。略語
以下の略語および商品名を実施例で用いている。
MeFOSA: C8F17SO2NH2
EtFOSEMA: N−エチルパーフルオロオクチルスル
フォンアミドエチルメタクリレート
BuFOSEA: N−ブチルパーフルオロオクチルスル
フォンアミドエチルアクリレート
JeffamineTMED600 エチレン酸化物-プロピレン酸化物アミ
ノ末端、Huntsman(米国)製
CW750A: 平均分子量750のメトキシポリエチレ
ングリコールのアクリレート、British
Petroleum International Ltd.(英国)
製
P144A: エチレン酸化物-プロピレン酸化物-エチ
レン酸化物グリコールのアクリレート
(BASF AG(ドイツ)よりPluronicTM44と
して市販されている)
GenopolTM26-L-80: Hoechst Celanese Corp.,(米国)から
市販されている第一級アルコールから誘
導されたC12-16H25-33(OCH2CH2)
9.5OH実施例
以下の実施例および残りの明細書において全ての部、比、パーセンテージ等は
、特に指定しない限り重量当たりである。
親水性付与化合物と熱可塑性ポリマーの混合物を調製し、業界に公知の方法に
従ってフィラメントに押出した。分解を防ぐために押
出し温度は310℃より低く保つ。フィラメントの束をスピン油または水のみの
水溶液を含むスピン仕上げ浴中で処理し、その後、束を延伸してヤーンを形成し
た。続いてヤーンをタフトしてカーペットにした。
親水性付与組成物:
フルオロケミカル化合物:
FC−1 C8F17SO2N(C2H5)CH2CH2O(CH2CH2O)7CH3(
米国特許第2,915,554号に従って調製したもの)
FC−2 2C8F17SO3H、JeffamineED−600二塩(米国特許第4,9
75,363号の化合物番号1)
FC−3 EtFOSEMA/CW750A(比30/70)のコポリマー、
米国特許第3,787,351号実施例2に従って調製したもの
FC−4 BuFOSEA/P144A(比30/70)のコポリマー、米国
特許第3,787,351号実施例1に従って調製したもの
FC−5 構造がC8H17SO2N(C2H5)(CH2CH2O)2-(CH(CH3
)CH2O)6Hのフルオロケミカル基含有非イオン性化合物、米国特
許第2,915,554号に従って調製したもの
FC−6 C8F17SO2NH2およびGenopolTM26-L-80から以下の手順に従って
製造したC8F17SO2N(CH3)-GenopolTM26-L-80
オーバーヘッド攪拌還流凝縮器および第2の瓶には
水酸化ナトリウムの10%水溶液が含有されている2個取り付けられたガス洗浄
瓶を備えた三つ首丸底フラスコに、GenapolTM26-L-80を200.83g(0.3
37eq)およびCeliteTM濾過溶剤(Aldrich Chemical Co.より市販されている)
5.5gを入れた。混合物を60℃まで加熱し、塩化チオニル48.12g(0
.4045eq、20%モル過剰)を、約22分かけて混合物の温度を75℃まで
上げながら別の漏斗を介して添加した。反応混合物を窒素で4時間泡立てた。そ
の間、混合物の温度は68−71℃に変化した。還流凝縮器とガス洗浄瓶をスチ
ールヘッドにより置き換え、約50トルの絶対圧力の真空にして、反応混合物を
攪拌した。アリコートの13Cおよび1H分析により反応が完了したことが確認さ
れた後で、反応混合物をC−多孔性フリットガラスブフナー漏斗を熱濾過して、
GenapolTM26-L-80塩化物を得た。
オーバーヘッド攪拌機、還流凝縮器および窒素吸入アダプタを備えた三つ首丸
底フラスコに、C8F17SO2NH2(MeFOSA)125g(0.244eq)
、GenapolTM26-L-80塩化物(上述したように調製したもの)179.93g(0
.249eq、または2%モル過剰)、炭酸ナトリウム37.71g(0.355
eq)または50%モル過剰)およびヨウ化カリウム2.76g(0.0141eq
、またはMeFOSAに対して8.5モルパーセント)を入れた。反応混合物を
120℃まで8時間加熱した。その時、ガスクロマトグラフィーを用いた分析に
よるとMeFOSAが消失していた。95℃まで冷やした後、反応混合物を10
%の硫酸水溶液157g、続いて脱イオン水157gで洗った。洗った反応混合
物を70℃、50トルの絶対圧力にてロータリーエバポレータで蒸発させて濃縮
し、藁色の液体を得た。13Cおよび1H NMR分光分析によりこの構造が所望
のエーテル付加物と一致したことが特定された。
非フルオロケミカル親水性付与化合物:
HC−1 TritonTMX-100、エトキシ化(9.5)アルキルフェノール、Union C
arbide Corp.,(米国)より市販されている
熱可塑性ポリマー: メルトインデックスが12のポリプロピレン、Borealis N
V(ベルギー、ブリュッセル)製カーペットヤーン
第1の工程において、様々な量の親水性付与化合物を含有したポリプロピレン
のマスターバッチを調製した。配合物の形成方法は特に重要ではない。配合物は
、FCまたはHC化合物を、ポリプロピレンを既に溶融状態にして入れてある二
軸押出しバレルへ注入することにより形成することができる。
押出された化合物を顆粒またはペレットに切断した。第2の工程において、顆
粒にさらに様々な量のポリプロピレンを配合して、表1および5に示すような異
なる比率のポリプロピレン/親水性付与化合物を得た。比較例1〜4は、FCま
たはHC化合物を添加せずに、純粋なポリプロピレンで作成された。
このようにして作成された配合物を、約230℃で、三葉の断面を有するスピ
ン板上でThermo Alfaシングルスクリュー押出し(三重押出し−ワンエンド)に
より押出した。
押出し機から取り出した後、フィラメントをキスロール上で冷却ゾーンに通し
た。キスロールには、Zschimmer und Schwartz製Lertisan 2515(実施例1〜8
、比較例1〜3)またはFA2825(実施例10〜17、比較例4)のような従来の
スピン油と共に水溶液
が付けられていた。この他、スピン仕上げ浴は水のみを含有していた(実施例9
)。
ヤーンに付けられたスピン油の量は、キスロール速度およびスピン仕上げ浴中
のスピン油の濃度を調整するために変えられた。実験において、キスロール速度
は19〜7.5rpm、スピン仕上げ浴中のスピン油の濃度は0〜15%の間で変
化させた。カーペットヤーンを押出し長の約3−4倍まで引き伸ばして、約16
5(実施例1〜9および比較例1〜3)または約200(実施例10〜17およ
び比較例4)のテックス(重量(g)/1000m)を有するヤーンを得た。ヤ
ーンを140℃〜180℃の温度で織り、カーペットの作製に特に有用なバルク
ヤーンを生成した。
紡績および織りの後、バルクヤーンの機械的品質を目視で検査した。本発明に
従って作製されたバルクヤーンに、目視される壊れたフィラメントはなかった。
次に、従来の手段によりヤーンをカーペットにタフトした。
表 1:ポリプロピレンフィラメントの組成
注:%スピン油*:ファイバー上の残渣スピン油、アセトン抽出により判定
スピン仕上げ条件は同じであった(同じキスロール速度および浴中のスピン油
濃度)が、実施例1のファイバーの残渣スピン油は、比較例1のファイバーより
多い。フルオロケミカル化合物の親水性付与効果により、より多くのスピン油が
キスロールから取られる。
フルオロケミカル化合物またはHC化合物を含んでおらず、スピン油を0.3
%しか含有していない比較例3は、密閉された監視機構において用いられるパイ
ロット装置で処理することができた。しかしながら、条件は境界線であり、大規
模な実験には不向きであった。高い静的なビルドアップは、製造規模では受け入
れられない。用いたスピン油が少ないため、フィラメントの忌避が生じる。フィ
ラメントの束が広がって、次の製造工程できめ出し(texturation)や絡むとい
った問題を引き起こす。
これに対して、スピン油は含有しないが(水のみを含有するスピン仕上げ浴中
で処理したもの、すなわち、スピン油は全く添加していない)、0.8%のフル
オロケミカル化合物を含有する実施例9は、製造上の問題を全く示していない。
静的ビルドアップは見られない。
ファイバーの押出しに用いたThermo Alfaシングルスクリュー押
出し機は、スピンポンプの前で500KPaの一定の圧力を必要とする。この圧
力を維持するために、押出し機ユニットは、自動的に押出しスクリューの速度を
調整する。フルオロケミカル化合物を用いると、押出し圧力はより一定となって
、押出しスクリューの速度の変動が少なくなることがわかった。その結果、押出
しプロセスはより円滑になる。モータに必要とされる電流が少なくなり(押出し
プロセス中に監視したものを表2に記載してある)、ノイズレベルが低減される
のがわかる。
表 2:押出しパラメータ
注:安全上の理由から、押出しスクリューに損傷を与えないようにするために、
押出しスクリューの速度は100rpmを超えないようにプログラムされている
。実施例7−9については、スクリューは100rpmを超える必要があったた
め、5000KPaの圧力を得るべくスピンポンプ速度は20rpm〜18.5
rpm
に手動で下げた。実施例1−9は、フルオロケミカル化合物の明らかな潤滑効果
を示している。同じ圧力(スピンポンプ前で500KPaを目標にしている)を
得るのに要するエネルギーは少ない。
ポリプロピレンカーペットヤーンの物理特性を、インストロン動力計(ゲージ
:500mm、クロスヘッドスピード11mm/sec)を用いて測定した。表
3に記録した結果は、20回の測定の平均値である。
表 3:ポリプロピレンカーペットヤーンの物理特性 注: モジュラスE-1:1〜3%の伸びのモジュラス
モジュラスE-2:1〜5%の伸びのモジュラス
テックス=試料の重量(g)/1000メートル
結果から明らかな通り、フルオロケミカル化合物および/または
スピン油の量は変わっているものの、フィラメントの物理特性は非常に似通った
ままである。カーペットの製造
第3の工程において、工業用タフト装置を想定して、1m幅のCobble ST 85 R
Eマシンでタフトした。252ニードル/メートルに設定した。タフト速度は1
200rpmであった。用いたタフトシートは、織布と不織布のポリプロピレン
であった。
製造したカーペットに、9000個の足跡についてのウォークオン試験を行っ
て、防汚特性を試験した。ΔEの結果を表4に示してある。
表 4:ポリプロピレンカーペットのウォークオン試験結果 予想通り、織布バッキングと不織布バッキングの間には大きな違いは見られな
い。
これらの結果は、防汚性に優れたカーペットを、標準の方法よりも少ないスピ
ン油で作製することができることが明らかに示している。純水で処理してスピン
油を用いていないカーペットヤーンから作製された実施例9は、最良の防汚特性
を有している。比較例3も良好な防汚性を有しているように見えるが、上述した
ように、高い静的ビルドアップのために大規模には実施することができない。実施例10〜17および比較例4
実施例10〜17を、表5に示すような異なる親水性付与フルオロケミカル化
合物および/または非フッ素化ポリオキシエチレン基含有化合物を用いて作製し
た。化合物の粘性によって、ポリプロピレン中で異なる濃度の化合物を有するマ
スターバッチを調製した。最終組成は、押出されたファイバーが1.2%のフル
オロケミカル化合物を含有するように選択してある。この比は、非フッ素化化合
物(約2%)より高い。比較例4は、FCまたはHC化合物を添加せずに作製し
た。
表 5.ポリプロピレンフィラメントの組成 注:残渣スピン油*:ファイバー上の残渣スピン油、アセトンで抽出して判定し
たもの
処理可能にするために、親水性付与化合物を含んでいない比較例4は、親水性
付与化合物を含んでいる試料(残渣スピン仕上げが少なくとも1%であるのが好
ましい)よりも濃い濃度のスピン仕上げ浴が必要であった。
親水性化合物を用いると、押出しプロセスがより円滑になることがわかった。
モータに必要とされる電流が少なくなり(押出しプロセス中に監視したものを表
6に記載してある)、ノイズレベルが低減されるのがわかる。
表 6:押出しパラメータ
ポリプロピレンカーペットヤーンの物理特性を、インストロン動力計(ゲージ
:500mm、クロスヘッドスピード11mm/sec)を用いて測定した。ヤ
ーンの引張り強さ(最大)および破断時
伸びを、ISO 2062基準(1972)に従って測定した(テックスは、ISO 2060基準(
1972)に従って測定した)。表7に記録された結果は、20回の測定の平均値で
ある。
表 7:ポリプロピレンカーペットヤーンの物理特性
注:テックス=試料の重量(g)/1000メートル
結果から明らかな通り、フィラメントの物理特性は非常に似通ったままである
。カーペットの製造
第3の工程において、工業用タフト装置を想定して、1m幅のCobble ST 85 R
Eマシンでタフトした。252ニードル/メートルに設定した。タフト速度は1
200rpmであった。用いたタフトシートは、織布のポリプロピレンであった
。製造したカーペットに、9000個の足跡についてのウォークオン試験を行っ
て、防汚特性を試験した。上述したウォークオン試験は、リファレンス試料とし
てその中で修正されており、試験をした試料の対応する非汚染試料(ウォークオ
ン領域には配置しなかった)を用いた。これは、添加
剤によりファイバーの色が僅かながら変化するのを防ぐ。ΔEの結果を表4に示
してある。
表 8:ポリプロピレンカーペットのウォークオン試験結果 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Carpet yarn with high antifouling propertiesField of the invention
The present invention relates to carpet yarns, and more particularly to a plurality of filaments of a thermoplastic polymer.
Carpet yarns containing In another aspect, the present invention provides a carpet
The present invention relates to a method for manufacturing toyan. In a further aspect, the present invention provides a high antifouling property.
The use of carpet yarns for the production of carpets.Background of the Invention
Tes from extruded thermoplastic polymers such as poly (alpha-olefins)
In the formation of textile materials, filaments, yarns or other embodied
It is common practice to apply spin oil to the removed textile. Spin finish
Spin oil, also known as fiber-to-fiber friction, causes the yarn to
Essential lubrication deposited on the surface of the artificial fiber to reduce the friction generated during passage
A composition. The main function of the spin oil is to give the yarn a surface lubricity
. Spin oils also reduce the electrostatic charge on hydrophobic fibers. Fiber electrical resistance
, The loss of charge can be made faster. Spin oil
Helps prevent fiber yarn breakage. Spin oil has many chemical compounds
The main components are lubricating oils, antistatic agents and emulsifiers. Further
Contains small amounts of additives such as antioxidants, corrosion inhibitors, defoamers and antibacterial agents
It can also be done. The amount of spin oil needed depends on the maximum useful fiber later.
Depends on the manufacturer and the manufacturing process to convert to end product. Usually about 0.9% -5
% Spin oil is required.
A major disadvantage is that spin oil residues on the extruded fibers reduce the antifouling properties of the final product.
It is to fool.
In industrial production of textiles such as carpets and apparel,
The substrate provides additional desired properties, such as resistance to particulate contamination and dry soil.
It is common to treat with a composition to give. Specific fluorochemical compositions
Are used commercially for this purpose. They are, for example, spray,
Various substrates by methods such as foam, padding and finishing bath immersion
Can be applied.
U.S. Pat. No. 4,264,484 is free of non-vinylated fluorine and is available at about 25.degree.
Polymerizable ethylenically unsaturated monomers with high at least one major transition temperature
And a water-insoluble full having at least one major transition temperature above about 25 ° C.
Water Insolubility Derived from Oroaliphatic Radical- and Aliphatic Chlorine-Containing Esters
A liquid carpet treatment composition containing the addition polymer of
U.S. Pat. No. 4,107,055 discloses polymers having a glass transition temperature higher than room temperature.
Discloses a fabric coating composition comprising an ionic fluorinated surfactant and a carrier.
ing. The polymer is applied to the fabric at a rate such that the dry solids content is about 0.25-10%.
Preferably, it is applied to provide dry soil resistance.
U.S. Pat. No. 4,043,964 describes (a) non-vinylated fluorine-free polymerizable
Of water-insoluble specific addition polymers derived from various ethylenically unsaturated monomers
At least one phase and (b) a fluoroaliphatic radical of at least 3 carbon atoms
Antifouling containing at least one phase of a water-insoluble specific fluorinated component
A coating that provides a durable carpet is disclosed. Fluorinated components
Are formed dicarboxylic acid, glycol, diamine,
It may contain hydroxyamine and the like.
The aforementioned U.S. Pat. Nos. 4,264,484, 4,107,055 and
Common features of the treatment or coating compositions disclosed in U.S. Pat.
, Carpet or cloth in a separate processing step after manufacture. Coating equipment
Equipment and the time required for such processing steps add to the cost of the final product.
It is.
Textile fibers and yarns can also be added to fluorochemical
It can also be handled by incorporating a file. For example, US Pat.
Nos. 90,545 and 4,192,754 disclose synthetic organic polymer yarns.
Incorporates yarn products and has a spin finish to give the same oil repellency and stain resistance
And yarn finish compositions. This composition comprises (a) dioctylus
Rufosuccinate, propylene glycol and aqueous solution, and (b) partially fluorine
Specific alcohols and 2-hydroxyethyl, glyceryl and
Hydroxyl-containing organic radicals such as lorohydryl or bromohydryl
A fluorochemical compound consisting of stealted polycarboxybenzene.
No.
Instead, the treated textile fibers and yarns are made of synthetic fiber.
Also obtained by melt extrusion of a blend of bar-forming polymer and fluorochemical composition
Can be Such melt extrusion is described, for example, in US Pat. No. 3,839,3.
No. 12. This patent covers extruded filaments of synthetic resin
The repellency of stains and stains is from 1 to 4 suspended from organic radicals in the resin.
Combining small amounts, about 1 percent of amphiphilic compounds with four fluoroalkyl groups
It is disclosed that it can be improved by incorporating. Waterproof
Provided by fluoroalkyl groups that tend to concentrate on the surface of Ivar.
WO 92/18569 and WO 95/01396 are poly-
Fibers and yarns with fluorochemicals dispersed throughout the polymer
A continuous antifouling polymer composition is disclosed. These polymers are
It is prepared by melt extrusion of fluorochemicals with a mer. With fluorochemicals
Polymers that can be used include polyester, polypropylene, and polyester.
Tylene and polyamide.
U.S. Pat. No. 5,025,052 discloses certain oxazolyl containing fluoroaliphatic groups.
Disclosed are dinone compositions. The patent also discloses, for example, fiber or fiber
Blends of Lum-Forming Synthetic Organic Polymers and Specific Fluorochemical Oxazolidinones
Or fibers, films and molded articles made by injection molding of mixtures
Is disclosed. The resulting fibers, films and molded articles are
It is described as having energy, water and oil repellency, and antifouling properties.
European Patent Publication No. 0516271 discloses thermoplastic polymers and fluoroaliphatic
Developed durable hydrophilic thermoplastic fibers containing non-ionic compounds containing group
Is shown.
Many fluorochemical compositions currently in use have antifouling properties on carpets.
Carpets manufactured, although unfortunately show their usefulness
Cannot be processed to obtain the desired properties. The reason is a lot
A varying amount of spin oil remains on the carpet face pile and
Weakening antifouling properties, hindering fluorochemical treatment, halving desired results,
This is because it acts as a polluting factor that makes it impossible to obtain a desired result. Each carpet
During the operation of the carpet factory because there is a different amount of residual spin oil on the line
Which carpet line will present a problem in obtaining satisfactory antifouling properties
Difficult to predict. this
The solution is to wash the carpet, but this is not economical.
Is not accepted by the industry for various reasons.
An object of the present invention is to provide a spin oil necessary to provide a suitable lubricity of a filament.
Or, in one embodiment, replacing the spin oil with water,
Carpet yarns, in particular thermoplastic polymers, which can overcome the above mentioned disadvantages
To provide a carpet yarn comprising a plurality of filaments. Of the present invention
A further object is to provide a method for producing a carpet yarn having improved antifouling properties.
Is Rukoto. Further, an object of the present invention is to provide a yarn having high antifouling property on a carpet.
The purpose is to provide a way to convert.Summary of the Invention
Briefly, in one aspect, the present invention provides a method for forming a plurality of thermoplastic polymer particles.
Containing carbohydrates with a hydrophilicity-imparting compound dispersed in a filament.
Provide Toyan. In particular, a hydrophilicity-imparting compound is present in the filament
With a small amount of spin oil or even without the spin oil normally required
We found that we could make pet yarn. In particular, at least spin oil
Can also be partially replaced by water. As a result of the reduced amount of spin oil,
Carpets made with una yarn are resistant to soiling. Further according to the invention
Carpet yarns are better than carpet yarns that do not contain hydrophilicity-imparting compounds.
I found that it looked bulky. This is probably the result of reduced spin oil
This is because the cohesion between filaments was reduced. Hydrophilicity according to the present invention
The imparting compound is a fluorochemical or non-fluorochemical compound or
It is a mixture of compounds. However, use of fluorochemical hydrophilicity imparting compounds
Is preferred.
In a further aspect, the present invention provides a method comprising the steps of:
And b) extruding the mixture to form a filament.
C) treating the filament in a spin-finish bath;
Stretching the bundle of fibers to obtain a yarn.
Provided is a method for producing a carpet yarn including a plurality of filaments of a thermoplastic polymer.
I do.
In another aspect, the present invention provides a method for washing carpet or treating it with an antifouling composition.
Uses carpet yarn for carpet production that does not require
Provide a way to be.
Hydrophilicity present on the surface, dispersed in the filaments created by the method described above
The carpet yarn of the present invention containing a property-imparting compound can be used in the public due to residual spin oil.
It is the only solution to the problem that has arisen in knowledge technology. U.S. Pat. No. 3,839,
No. 312 is a polypropylene fiber suspended from organic radicals by 1 to 4
Discloses the addition of a fluorochemical compound having a fluoroalkyl group of
ing. These fluorochemical compounds make the fibers hydrophilic.
There is no. Although not mentioned in the patent, it ensures lubricity and reduces the static charge of the fiber.
Application of a spin oil is necessary to eliminate oil. As a result, the above-described spin oil
In addition, there arises a problem that the fluorochemical treatment is hindered. The same problem, US patent
No. 5,025,052 treated with a fluorochemical oxazolidinone composition
Also found in polypropylene fiber.
In contrast, the carpet fiber of the present invention was dispersed in the filament.
Hydrophilic due to the presence of the hydrophilicity-imparting compound, as concluded from the lubricity properties
And also on its surface. This greatly reduces spin oil and improves spin finish.
Use water as the liquid
Can even be.
Treated by spin finishing containing fluorochemical compounds with aromatic groups
US Patent Nos. 4,190,545 and 4,192,754
The fiber becomes oleophobic. This feature is obtained with the carpet fiber of the present invention.
I can't. EP 0 516 271 discloses a hydrophilic surface.
A durable parent due to the presence of a non-ionic compound containing a fluoroaliphatic group
Water-based polypropylene fibers are not carpeted, but drawn.
Not suitable for use in manufacturing.Detailed description of the invention
Thermoplastic polymers useful in the present invention include fiber-forming poly (alpha)
Olefins, polyesters and polyamides are included. Preferred thermoplastic
Limers are poly (alpha) olefins. Poly (alpha) olef of the present invention
Olefins include aliphatic mono-1-olefins (Alf
Olefin) linear solid homo-, co- and terpolymers. Normal
The monomers used to make such poly (alpha) olefins are molecular
Contains from 2 to 10 carbon atoms. However, high molecular weight monomers are comonomer
May be used as The present invention also relates to a medicament prepared in mechanical or in situ
Also applicable to blends of polymers and copolymers. As the monomer used,
, Ethylene, propylene, butene-1, pentene-1, 4-methyl-pentene-
1, hexene-1 and octene-1 alone or as a mixture or a mixture.
Used in continuation polymerization system.
As polyethylene, polypropylene, propylene / ethylene copolymer,
Polybutylene and their blends are currently preferred.
Good. Methods for preparing various polymers are well known and the present invention relates to polymers.
Is not limited to a specific catalyst or method.
Hydrophilizing compounds suitable for use in the present invention are fluorochemical or non-fluorochemicals.
It is Luoro Chemical. Alternatively, a mixture of such compounds can be used
You. The non-fluorochemical hydrophilicity-imparting compound is substantially free of fluorine (preferably
Contains less than 10% by weight, more preferably less than 5% by weight of fluorine),
Usually hydrophilic in nature or containing at least one hydrophilic monomer
And imparts hydrophilicity or wettability to the surface of the thermoplastic polymer filament.
is there. This includes low molecular weight compounds, oligomers and polymers. Suitable for non
Fluorochemical hydrophilicity-imparting compounds are not compatible with thermoplastic polymer melts
Preferably, it is sufficiently stable at the required extrusion temperature.
Suitable non-fluorochemical hydrophilicity-imparting compounds include anionic, cationic,
It is ionic or amphoteric. Preferred compounds are surfactants. Especially preferred
The non-fluorochemical hydrophilicity-imparting compound contains a poly (oxyalkylene) group.
It is like.
As the fluorochemical hydrophilicity-imparting compound useful in the technology of the present invention, hydrophilic compounds
Compounds, oligomers and polymers. For simplicity, they are
Here, it is usually referred to as a fluorochemical compound. Such materials are scarce
Contains at least about 10% by weight fluorine, ie, carbon-bonded fluorine. They are
One or more fluorochemical radicals (Rf) And one or more water-soluble polar groups (Z)
And containing. The radical and the group are usually linked by a suitable linking group (Q)
ing.
Fluorochemical radical R in solventfIs usually fluorinated, preferably saturated
As a monovalent radical of at least 4 carbon atoms
It is described. The fluorochemical radical is preferably a fluoroaliphatic
, A non-aromatic radical. Aliphatic chains can be linear, branched or, if sufficiently large
May be cyclic and may only bind to oxygen, divalent or hexavalent sulfur or carbon atoms
Or a trivalent nitrogen atom. Perfluorinated radicals are preferred, but water
Elemental or chlorine atom with at least one of each of two carbon atoms
If present, it may be present as a substituent.
Most preferred are fluoroaliphatic radicals containing from about 5 to about 12 carbon atoms
.
The water-soluble polar group of the fluorochemical solvent or the monomer Z is a nonionic, anionic
Cationic, amphoteric or amphoteric monomers, or the same or different
It is a combination that becomes. Preferably, the water-soluble group is a poly (oxyalkylene) group
And (OR ') x (where R' is -CHTwoCHTwo-, -CHTwoCHTwoCHTwo-, -CH (C
HThree) CHTwo)-And -CH (CHThree) CH (CHThree)-Or a mixture of these
Such an alkylene group having 2 to 4 carbon atoms, and x is an integer of about 6 to about 20)
And The oxyalkylene unit in the poly (oxyalkylene) is a poly (oxyalkylene)
Oxypropylene), but hetero- or straight-chain
Poly (oxy) with randomly distributed oxyethylene and oxypropylene units
As a mixture such as ethylene-co-oxypropylene) or oxyethylene.
A linear or branched chain of an oxypropylene unit block and a oxypropylene unit block
May exist. A poly (oxyalkylene) chain is composed of one or more catenary bonds.
It may be interrupted if necessary or contain one or more catenary bonds.
However, such linkages substantially increase the water-soluble properties of the poly (oxyalkylene) chain.
And preferably, for example, -OCHThreeOr -OCHTwoCHThreeof
Yo
Such as a hydroxyl or lower alkyl ether monomer at the end.
You.
Representative anionic groups include COTwoH, COTwoM, SOThreeH, SOThreeM, OS
OThreeH, OSOThreeM, OPO (OH)TwoAnd OPO (OM)Two(Where M is a metal
On (such as sodium or potassium) or ammonium ion or
Other amine cations). Representative cation groups include NRThree +
A-(Wherein R is a lower radical such as methyl, ethyl, butyl, hydroxyethyl)
Alkyl or hydrogen, and A is chloride, sulfate, phosphate, hydroxide or iodine.
Which are anions such as chlorides). Typical mixed or amphoteric groups
Is N+(CHThree)TwoCTwoHFourCOO-, N+(CHThree)TwoCThreeH6SOThree -Or amine acid
Compounds.
The linking group Q is alkylene, arylene, sulfonamidoalkylene,
Polyvalent, usually divalent linking groups such as amidoalkylene and siloxane
And other heteroatom-containing groups, and combinations of such groups. In some cases
May attach two or more fluoroaliphatic radicals to a single linking group;
In the case of a single fluoroaliphatic radical can be
It may be bonded to a soluble group. Q may also be a covalent bond.
A particularly useful type of fluorochemical solvent that can be used in the present invention is
Things.
(Rf)nQaZ
Where RfIs the fluoroaliphatic radical, n is 1 or 2, Q is the bonding group,
a is zero or one, and Z is the water-soluble group.
The hydrophilicity-imparting fluorochemical compounds useful in the present invention are described in US Pat.
No. 554 (Albrecht et al.) Using known methods.
Can be. The Albrecht patent describes, for example, Rf
CTwoHFourFluoroaliphatic alcohols such as OH, for example RfSOTwoN (R ') C
HTwoAcids such as COOH and, for example, RfSOTwoSulfo such as N (R ') H
From active hydrogen-containing fluorochemical intermediates such as ethylene amides
Reacting the oxide with this intermediate to form RfCTwoHFourO (CTwoHFour)nH, RfSOTwoN (
R ') CHTwoCOTwo(CTwoHFourO)nH and RfSOTwoN (R ') (CTwoHFourO)nH (
Wherein n is a number greater than about 3 and R 'is hydrogen or lower alkyl (1-6 carbon atoms).
) Of the fluoroaliphatic group-containing nonionic compound by obtaining
A preparation is disclosed. Similar compounds convert these intermediates to propylene oxide or
It can also be prepared by treating with a mixture of ethylene oxide and propylene oxide.
You. U.S. Pat. No. 3,787,351 (Olson) discloses a fluoroaliphatic compound.
Rigomer and the specifics described in US Pat. No. 2,723,999 (Cowen et al.)
See also the fluorinated alcohol-ethylene oxide condensate. Hydrophilicity full
The olochemical compound is the total weight of the thermoplastic polymer and the fluorochemical compound.
About 0.05 to 2% by weight, preferably about 0.5 to 1.5% by weight,
I can.
According to the present invention, the carpet yarn comprises a thermoplastic polymer and one or more hydrophilic polymers.
It can be produced by providing a mixture containing the property imparting compound. this
The mixture is extruded to form filaments and treated in a spin finish bath. Fi
The lament is preferably cooled before such treatment. Carpet yarn
Is obtained by drawing a bundle of filaments. Stretching softens the thermoplastic polymer
This is done with a pair of rolls that have been heated to a sufficiently high temperature. Turning a pair of rolls at different speeds
When turned, the filament is drawn. Can be stretched with a pair of rolls
However, it is desirable to draw the filaments in two pairs. Usually, the filament is pressed
Stretched to 3 to 4 times the feeding length
It is. Following stretching, weave the carpet yarn with hot compressed air or steam jets.
It is often desirable to entangle.
Spin finishes useful in the present invention are used in the extrusion of thermoplastic polymers.
Conventional spin oil. Surprisingly, spin finish uses spin oil
It can be made with water without addition. Spin finishes should be performed using methods known in the industry.
Can be. One example is the application of kiss rolls. Use the lower part of the kiss roll as a finishing bath
When soaked, the yarn tangentially moves upward. Spin oil add-on level
And the position of the roll, the roll speed and the concentration of the spin oil in the spin finish bath.
Such parameters can be changed by changing some parameters. Spin oil
When using a filament, the residual amount of spin oil on the filament is
About 0.01 to 1.2% by weight, preferably about 0.01 to 0% by weight based on the total weight of the pin oil
. Adjust the parameters to be 6% by weight. Most preferably, spin oil residue
The amount of residue is less than 0.4%.
Further, it is desirable to wet the filament during or after the drawing operation.
In this way, the lubricity of the filament when it leaves the drawing device is improved. Delay
Evaporation of water during stretching results in loss of lubricity during stretching. Similarly, before weaving
Later wetting of the yarn compensates for the loss of lubricity during weaving.Procedure of test
The following tests were used to evaluate the carpet yarns of the present invention.Measurement of fluorine in fiber
The following method was used to determine the amount of fluorine in the extruded fiber. Already
Ignition bath made of platinum wire with a known amount of sample
Put in a ket. Oxygen and known volume of buffer solution TISAB III (Orion)
Dissolve the sample in a sealed polycarbonate flask in the presence. buffer
After the solution was absorbed, the fluoride was connected to a pH meter by operating in mV mode.
It was measured with an Orion 9409 (fluoride sensitive) electrode. Dissolve fluoride in standard fluoride solution
Calculated from the mV reading using a graph plotted from the liquid. All samples twice
And deviations of less than 10% yield identical results. With proper calibration, the electrode measurement
Reproduction is possible with a deviation of about 2%.Carpet walk-on test
The antifouling properties of carpets made from the carpet yarns of the present invention were determined by chemical fiber dyeing.
Color Association (AATCC) Standard Test Method No. 122-1987 "Carpet Contamination: Commercial Contamination Method
(Service Soiling Method) guidelines, as described below
The deviation was measured.
Carpet testing until a defined number of steps is obtained without using standard levels of contamination
The piece was placed in the walk-on area. The amount of walking is Hengstler (Brussels, Belgium)
Measured electronically using a Hengstler 890 “Electronic Eye”
. After the walk-on test was completed, all test samples were vacuum cleaned before evaluation. Mino
Using Minolta Chromameter II Reflectance manufactured by Ruta Camera Co., Ltd. (Japan)
The degree of dirt was measured as a color deviation compared to the reference white plate. (Printed on a white plate
Given by Minolta Camera Co., Ltd. are Y: 88.7, x: 310 and
And Y: 318. ) Minolta Chromameter II Reflectance is color difference
As Delta E (ΔE). If the ΔE value is low, the degree of dirt is low. ΔE value
Is 3 or more, there is a visual difference in dirt.Abbreviation
The following abbreviations and trade names are used in the examples.
MeFOSA: C8F17SOTwoNHTwo
EtFOSEMA: N-ethyl perfluorooctyl sulf
Phonamidoethyl methacrylate
BuFOSEA: N-butyl perfluorooctyl sulf
Phonamide ethyl acrylate
JeffamineTMED600 Ethylene oxide-propylene oxide
Huntsman (USA)
CW750A: Methoxypolyethylene having an average molecular weight of 750
Glycol acrylate, British
Petroleum International Ltd. (UK)
Made
P144A: Ethylene oxide-propylene oxide-ethyl
Acrylate of lenoxide glycol
(Pluronic from BASF AG (Germany)TM44 and
Commercially available)
GenopolTM26-L-80: From Hoechst Celanese Corp., USA
Invited from commercially available primary alcohols
Led C12-16H25-33(OCHTwoCHTwo)
9.5OHExample
In the following examples and the rest of the specification, all parts, ratios, percentages, etc.
, Unless otherwise specified.
A mixture of a hydrophilicity-imparting compound and a thermoplastic polymer is prepared, and a method known in the art is used.
Therefore, it was extruded into filaments. Press to prevent disassembly
The dispensing temperature is kept below 310 ° C. Spin the bundle of filaments with oil or water only
Treated in a spin-finish bath containing an aqueous solution, after which the bundle is stretched to form a yarn
Was. The yarn was then tufted into carpet.
Hydrophilicity imparting composition:
Fluorochemical compounds:
FC-1C8F17SOTwoN (CTwoHFive) CHTwoCHTwoO (CHTwoCHTwoO)7CHThree(
Prepared according to U.S. Pat. No. 2,915,554)
FC-2 2C8F17SOThreeH, Jeffamine ED-600 disalt (U.S. Pat.
Compound No. 1 of No. 75,363)
A copolymer of FC-3 EtFOSEMA / CW750A (30/70 ratio),
US Pat. No. 3,787,351 prepared according to Example 2.
FC-4 BuFOSEA / P144A (30/70 ratio) copolymer, USA
Patent No. 3,787,351 prepared according to Example 1
FC-5 structure is C8H17SOTwoN (CTwoHFive) (CHTwoCHTwoO)Two-(CH (CHThree
) CHTwoO)6H fluorochemical group-containing nonionic compound, US
Prepared according to No. 2,915,554
FC-6C8F17SOTwoNHTwoAnd GenopolTMFollow the steps below from 26-L-80
Manufactured C8F17SOTwoN (CHThree) -GenopolTM26-L-80
In the overhead stirring reflux condenser and the second bottle
Two mounted gas scrubs containing 10% aqueous solution of sodium hydroxide
In a three-necked round-bottomed flask with a bottle, place GenapolTM200.83 g of 26-L-80 (0.3
37 eq) and CeliteTMFiltration solvent (commercially available from Aldrich Chemical Co.)
5.5 g were charged. The mixture was heated to 60 ° C. and 48.12 g of thionyl chloride (0.
. 4045 eq, 20% molar excess) to about 75 ° C. over about 22 minutes.
It was added via a separate funnel while raising. The reaction mixture was bubbled with nitrogen for 4 hours. So
During this time, the temperature of the mixture changed to 68-71 ° C. Reflux condenser and gas washing bottle
And the reaction mixture is evacuated to about 50 Torr absolute pressure,
Stirred. Aliquot of13C and1H analysis confirmed that the reaction was complete.
After that, the reaction mixture was filtered hot through a C-porous fritted glass Buchner funnel,
GenapolTM26-L-80 chloride was obtained.
Three-necked round with overhead stirrer, reflux condenser and nitrogen inlet adapter
C in the bottom flask8F17SOTwoNHTwo(MeFOSA) 125 g (0.244 eq)
, GenapolTM179.93 g of 26-L-80 chloride (prepared as described above) (0
. 249 eq, or 2% molar excess), 37.71 g of sodium carbonate (0.355
eq) or 50% molar excess) and 2.76 g of potassium iodide (0.0141 eq)
Or 8.5 mole percent based on MeFOSA). The reaction mixture
Heated to 120 ° C. for 8 hours. At that time, analysis using gas chromatography
According to the report, MeFOSA had disappeared. After cooling to 95 ° C., the reaction mixture was
157 g of aqueous sulfuric acid solution, followed by 157 g of deionized water. Washed reaction mixture
Concentrate by evaporating the material on a rotary evaporator at 70 ° C and 50 Torr absolute pressure
Then, a straw-colored liquid was obtained. This structure is desired by 13 C and 1 H NMR spectroscopy
Was found to be consistent with the ether adduct of
Non-fluorochemical hydrophilicity imparting compound:
HC-1 TritonTMX-100, ethoxylated (9.5) alkylphenol, Union C
Commercially available from arbide Corp., (USA)
Thermoplastic polymer: polypropylene with a melt index of 12, Borealis N
V (Brussels, Belgium)Carpet yarn
In the first step, polypropylene containing various amounts of a hydrophilicity-imparting compound
Was prepared. The method of forming the formulation is not particularly important. The formulation is
, FC or HC compound, the polypropylene already in the molten state
It can be formed by injection into a shaft extrusion barrel.
The extruded compound was cut into granules or pellets. In the second step, the condyles
The granules were further blended with various amounts of polypropylene to give different grades as shown in Tables 1 and 5.
The following ratio of the polypropylene / hydrophilicity imparting compound was obtained. Comparative Examples 1 to 4
Or made of pure polypropylene without the addition of HC compounds.
The composition thus prepared is spun at about 230 ° C. with a trilobal cross section.
Alfa single screw extrusion (triple extrusion-one end)
More extruded.
After removal from the extruder, the filament is passed through a cooling zone on a kiss roll.
Was. Kiss rolls include Lertisan 2515 manufactured by Zschimmer und Schwartz (Examples 1 to 8).
And conventional examples such as FA2825 (Examples 10 to 17 and Comparative Example 4).
Aqueous solution with spin oil
Was attached. In addition, the spin finish bath contained only water (Example 9).
).
The amount of spin oil applied to the yarn depends on the kiss roll speed and the spin finish bath
Was adjusted to adjust the concentration of the spin oil. In experiments, kiss roll speed
Is between 19 and 7.5 rpm and the concentration of spin oil in the spin finish bath varies between 0 and 15%.
It was made. The carpet yarn is stretched to about 3 to 4 times the extruded length to give about 16
5 (Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 3) or about 200 (Examples 10 to 17 and
And a yarn having the tex (weight (g) / 1000 m) of Comparative Example 4). Ya
Woven at a temperature of 140 ° C to 180 ° C, a bulk particularly useful for making carpets
Generated yarn.
After spinning and weaving, the mechanical quality of the bulk yarn was visually inspected. In the present invention
Thus, there were no visible broken filaments in the bulk yarn made.
The yarn was then tufted into the carpet by conventional means.
Table 1: Polypropylene filament composition
note:% Spin oil *: Residual spin oil on fiber, judged by acetone extraction
Spin finish conditions were the same (same kiss roll speed and spin oil in bath
Concentration), the residual spin oil of the fiber of Example 1 was higher than that of the fiber of Comparative Example 1.
Many. Due to the hydrophilicity imparting effect of fluorochemical compounds, more spin oil
Taken from kiss roll.
Contains no fluorochemical or HC compounds and has a 0.3% spin oil.
%, Containing only 3% of the pie used in a closed monitoring mechanism.
It could be processed by lot equipment. However, the conditions are borderline,
It was not suitable for simple experiments. High static build-ups are acceptable on a production scale
I can't. Repelling of the filaments occurs because less spin oil is used. Fi
When the bundle of lament spreads and becomes involved in the next manufacturing process (texturation)
Cause problems.
On the other hand, no spin oil is contained (in a spin finish bath containing only water).
(Ie, no spin oil added), 0.8% full
Example 9 containing the olochemical compound does not show any manufacturing problems.
No static build-up is seen.
Thermo Alfa single screw press used for fiber extrusion
The dispenser requires a constant pressure of 500 KPa before the spin pump. This pressure
To maintain the force, the extruder unit automatically increases the speed of the extrusion screw
adjust. With fluorochemical compounds, the extrusion pressure is more constant
It was found that the fluctuation of the speed of the extrusion screw was reduced. As a result, extrusion
The process becomes smoother. The motor requires less current (extrusion
What was monitored during the process is listed in Table 2), reducing noise levels
I understand.
Table 2: Extrusion parameters
noteA: For safety reasons, to avoid damaging the extrusion screw,
Extruder screw speed is programmed not to exceed 100 rpm
. For Examples 7-9, the screw needed to exceed 100 rpm
In order to obtain a pressure of 5000 KPa, the spin pump speed is 20 rpm to 18.5.
rpm
Lowered manually. Examples 1-9 demonstrate a clear lubricating effect of the fluorochemical compound.
Is shown. The same pressure (targeting 500KPa before the spin pump)
It takes less energy to get.
The physical properties of the polypropylene carpet yarn are measured using an Instron dynamometer (gauge).
: 500 mm, crosshead speed 11 mm / sec). table
The result recorded in 3 is the average of 20 measurements.
Table 3: Physical properties of polypropylene carpet yarn note: Modulus E-1: 1-3% elongation modulus
Modulus E-2: 1-5% elongation modulus
Tex = sample weight (g) / 1000 meters
As is evident from the results, the fluorochemical compound and / or
The physical properties of the filaments are very similar, although the amount of spin oil has changed
Remains.Carpet manufacturing
In the third step, a 1m wide Cobble ST 85 R is assumed assuming an industrial tuft device.
E-machine tufted. It was set to 252 needles / meter. Tuft speed is 1
It was 200 rpm. The tuft sheet used is woven and non-woven polypropylene
Met.
Walk-on test was performed on 9000 footprints on the manufactured carpet.
The antifouling properties were tested. Table 4 shows the results of ΔE.
Table 4: Walk-on test results for polypropylene carpet As expected, there is no significant difference between woven and nonwoven backings.
No.
These results indicate that a carpet with better antifouling properties requires less spin than the standard method.
It clearly shows that it can be made with oil. Spin with pure water
Example 9 made from oil-free carpet yarn has the best antifouling properties
have. Comparative Example 3 also appears to have good antifouling properties, but as described above.
As such, it cannot be implemented on a large scale due to high static build-up.Examples 10 to 17 and Comparative Example 4
Examples 10-17 were prepared using different hydrophilicity-imparting fluorochemicals as shown in Table 5.
Compound and / or non-fluorinated polyoxyethylene group-containing compound
Was. Depending on the viscosity of the compound, those with different concentrations of the compound in polypropylene
A star batch was prepared. The final composition is 1.2% full extruded fiber.
It has been selected to contain an olochemical compound. This ratio depends on the non-fluorinated compound
(About 2%). Comparative Example 4 was made without adding FC or HC compounds.
Was.
Table 5. Composition of polypropylene filament Note: Residual spin oil*: Judge by extracting with residual spin oil on fiber and acetone
Thing
In order to enable processing, Comparative Example 4 containing no hydrophilicity-imparting compound was hydrophilic.
Samples containing the imparting compound (preferably at least 1% residue spin finish)
A higher concentration of spin finish bath was required.
It has been found that the use of hydrophilic compounds makes the extrusion process smoother.
Motor requires less current (monitoring during extrusion process)
6), it can be seen that the noise level is reduced.
Table 6: Extrusion parameters
The physical properties of the polypropylene carpet yarn are measured using an Instron dynamometer (gauge).
: 500 mm, crosshead speed 11 mm / sec). Ya
Tensile strength (maximum) and at break
Elongation was measured according to the ISO 2062 standard (1972) (Tex is based on the ISO 2060 standard (
1972)). The results recorded in Table 7 are the average of 20 measurements
is there.
Table 7: Physical properties of polypropylene carpet yarn
Note: Tex = sample weight (g) / 1000 meters
As evident from the results, the physical properties of the filament remain very similar
.Carpet manufacturing
In the third step, a 1m wide Cobble ST 85 R is assumed assuming an industrial tuft device.
E-machine tufted. It was set to 252 needles / meter. Tuft speed is 1
It was 200 rpm. The tuft sheet used was woven polypropylene
. Walk-on test was performed on 9000 footprints on the manufactured carpet.
The antifouling properties were tested. The walk-on test described above was used as a reference sample.
The corresponding non-contaminated sample of the tested sample (walk-through
Was not arranged in the region of This is an additive
The agent prevents the color of the fiber from changing slightly. Table 4 shows the results of ΔE.
I have.
Table 8: Walk-on test results for polypropylene carpet